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母材晶粒度对钎焊接头疲劳断裂的影响

时间:2014-02-21 10:57来源:正航仪器 作者:正航网络点击:

母材晶粒度对钎焊接头疲劳断裂的影响

 

在组织和晶体结构一定的情况下,晶粒度是决定金属材料机械性能的主要因素。关于晶粒大小对性能的影响已有过很多研究,一般认为较粗大的晶粒可提高持久强度和蠕变强度,而较细小的晶粒则可提高屈服强度和疲劳强度,细化晶粒可以有效地提高疲劳极限(约提高10~20%),延长零件疲劳寿命。对于BNi-5钎料钎焊奥氏体不锈钢304L来说,由于钎焊温度过高,不锈钢晶粒发生了严重长大,为钎焊前后母材晶粒度的变化,抗拉强度也随晶粒长大显著下降,不锈钢304L未焊及焊后晶粒度与抗拉强度的变化。这种况下,晶界界面能起主要作用,单晶表面能可以忽略,即在细晶粒多晶体金属中,穿晶裂纹扩展的阻力主要来自晶界界面能。细晶粒多晶体金属总的表面能与晶粒尺寸成反比,所以当晶粒尺寸越小时,裂纹在材料中扩展时所需要克服的总表面能就越大,即晶界对它的阻碍作用也就越大,裂纹因为扩展困难从而减小了扩展速率,因此也就增加了材料的疲劳寿命。相反,晶粒尺寸越大,裂纹在材料中扩展时遇到晶界的频率就越低,晶界对它的阻碍作用就越小,裂纹扩展速率也就越高,疲劳寿命也就越短。

母材晶粒度对钎焊接头疲劳断裂影响

1190℃下保温15min钎焊后的不锈钢304L,晶粒平均尺寸为50μm左右,相对于未焊的不锈钢材料而言,晶粒发生了明显长大,所以发生疲劳断裂时,裂纹扩展时受到晶界的阻碍作用变小,裂纹扩展速率增大,疲劳寿命缩短。疲劳寿命随晶粒尺寸变化的理论公式为。

所以,在实际生产中,应采用合理的钎焊工艺或使用熔点低的钎焊材料,避免在高于1150℃的钎焊温度下长时间保温,减少晶粒的长大程度,以利于延长产品的疲劳寿命,并获得优良的综合机械性能。http://www.zhpct.com